Refroidissement rapide

Bonjour à tous,

Je réfléchissait aux techniques qui pourraient s’appliquer pour refroidir un objet le plus rapidement possible (même des technologies qui sont pas réalistes à grande échelle mais c’est plus histoire de réflechir comme ça sans réelle pensée derrière).

En cherchant un peu j’en ai trouve 3:

• Refroidissement par laser;
• Refroidissement avec un élément Peltier;
• Mettre un sel (produit chimique) histoire de refroidir un aliment ou une boisson.

Est-ce que vous avez d’autres idées ? Je ne vois que ça (hormis le frigo bien sûr) mais il y a peut-être pleins d’autres technologies que je connais pas

Salut,

Qu’est ce que tu entends par "rapide" ?

Sans trop chercher, il y a aussi le refroidissement par évaporation (utilisé en atomes froids), je ne sais pas si tu l’incluais dans "Refroidissement par laser". Tu as aussi des machines thermiques qui s’appliquent à des systèmes quantiques qui se développent (https://youtu.be/bBxGAAvioXs?t=1692 le slide te montre le principe de fonctionnement), ca reste spécifique.

Le plonger dans l’azote liquide.

Précisons que « refroidir un objet », ça peut avoir de nombreux contexte. Pour faire des métaux amorphes, on doit refroidir très vite. Sauf qu’envoyer un gros jet d’eau à température ambiante sur une pièce de quelques centimètres marche très bien. On n’a pas refroidi bas, mais on a bien refroidi vite. De manière générale, cette technique (envoyer de l’eau) est très utilisée en métallurgie, c’est la fameuse trempe, qui fait perdre plusieurs centaines de degré en quelques secondes. Plutôt rapide, donc.

Et pour compléter ce qui dit Gabbro ça dépend aussi de la température que tu veux atteindre.

Si tu as de l’hélium liquide sous la main et une quantité suffisamment importante ( la chaleur spécifique de l’hélium est basse) tu jetés ton objet dans l’hélium et tu atteins ~4K en quelque seconde. Atteindre rapidement la température ébullition de n’importe quel liquide c’est assez facile une fois qu’on a le dit liquide. Par contre atteindre des température intermédiaire peut être plus compliqué et donc moins rapide.

Ça dépend aussi de la taille de ce que tu veux refroidir : quelque atomes de gaz (refroidissement par laser, évaporation etc.) c’est pas du tous la même chose que de refroidir un échantillon de quelque micro gramme ou que de refroidir un instrument de plusieurs dizaine, centaine ou millier de kilogramme.

Merci pour vos réponses. En fait, je pensais plutôt à refroidir des objets du quotidien comme une boisson ou un aliment (genre glace) donc je suppose que l’hélium c’est extrême (et c’est cher) mais l’azote pourquoi pas

Pour un particulier l’azote reste cher. Sans doute quelque dizaines d’euros par litre + le matériel pour le stocker : un dewar (réservoir isole) d’une dizaine de litre c’est plusieurs centaines d’euro. Un gros dewar de 100/250L c’est plusieurs millier d’euro. Si tu met pas ton azote dans un dewar il s’évapore en quelque minutes…

Je pense que ce qui est abordable pour un particulier c’est plutôt de la glace carbonique. C’est moins froid et ça a une chaleur latente de vaporisation plus élevé que l’azote liquide donc ça se conserve plus longtemps dans un conteneur moins sophistiqué ( donc moins chère ).

Les refroidissement par laser ne sont pas du tous adapté. Le refroidissement par laser c’est un truc de labo d’optique quantique pour refroidir de toute petite portion de gaz avec des pressions très faible rien a voir avec ton cas .

Le module Peltier est inefficace au possible mais il peut avoir une utilité puisque le seul truc qu’il nécessite c’est une alimentation électrique et qu’il est relativement compact ( c’est donc simple a mettre en place). Si tu dois refroidir localement quelque chose qui ne nécessite pas beaucoup de puissance de refroidissement ça peut le faire. La puissance typique est quelque watt par centimètre carre pour des différences de température face chaude/face froide d’environ 60–100K.

En bidouillant un peux tu dois pouvoir te faire une petite boite qui descend assez froid avec des modules Peltier. Par contre ça va pas refroidir des objets très vite. ( après tous dépend de ce que tu appelle "vite" : secondes ? minutes ? heure ? jours ? ) et faut quand même une alim électrique, variable si possible ça peut être un petit projet d’électronique .

edit : tu peux trouver les prix pour de la glace carbonique sur internet, c’est en effet abordable si tu veux vraiment tester : ~ 70euro pour 5kg et ça se conserve quelques jours.

Si tu veux refroidir des aliments, boissons…, de manière réaliste, la solution la plus simple reste l’eau froide. Typiquement, faire un mélange eau froide + glaçon, qui permettra à la fois d’avoir une forte conduction (car liquide) et une température minimale (bloquée à 0°C par la glace). Un objet plongée dans cette eau refroidira vite.

De manière moins réaliste faire pareil, mais avec de l’alcool, puisque son point de fusion est très bas. J’ai même trouvé un joli graphique.

Mieux encore, la recette de la glace minute: dans un premier containeur, glacon+sel, et dans un second, le truc que tu veux refroidir. Comme la fonte de la glace est endothermique, l’énergie sera récupérée en partie du côté de ce que tu veux refroidir. Bien fait, tu peux descendre jusqu’à -15°C

Mieux encore, la recette de la glace minute: dans un premier containeur, glacon+sel, et dans un second, le truc que tu veux refroidir. Comme la fonte de la glace est endothermique, l’énergie sera récupérée en partie du côté de ce que tu veux refroidir. Bien fait, tu peux descendre jusqu’à -15°C

Dans le même style, t’as aussi l’option d’imbiber un tissu d’eau, enrouler l’objet à refroidir (genre une canette) avec ce tissu, et mettre le tout en plein soleil. L’évaporation de l’eau fera refroidir ta canette. Plus ça chauffe, plus ça refroidi, en quelque sorte. C’est le principe de la gargoulette.